One-step strategy for efficient Cr(VI) removal via phytate modified zero-valent iron: Accelerated electron transfer and enhanced coordination effect

零价铁 吸附 化学 电子转移 配位复合体 化学工程 无机化学 金属 光化学 物理化学 有机化学 工程类
作者
Rui Gan,Yuxuan Ye,Ziyi Zhan,Qiuyue Zhang,Yuwei Deng,Yingjie Liu,Haochen Li,Jun Wan,Xuanyuan Pei,Qiang Li,Fei Pan
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:466: 133636-133636 被引量:39
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2024.133636
摘要

The toxic Cr(VI) from industrial wastewater pose serious threat to the human beings and eco-systems. To reduce the operation processes and enhance the removal efficiency of Cr(VI), targeted design of functionalized material is critical in practical applications. Herein, we developed a one-step strategy for simultaneous Cr(VI) reduction and total Cr capture by a novel phytate modified zero-valent iron (PA-ZVI). The reaction kinetics of Cr(VI) removal by PA-ZVI (0.2225 min−1) was 53 times higher compared to ZVI (0.0042 min−1). The Fe(0) content on the surface of PA-ZVI increased from 2.2% to 15.6% compared to ZVI. Meanwhile, Cr(VI) was liable to adsorb on the surface of PA-ZVI due to its lower adsorption energy compared with the original ZVI (−2.09 eV vs −0.85 eV). The incorporation of the phytate ligand promoted electron transfer from iron core to Cr(VI), leading to the rapid in-situ reduction of Cr(VI) adsorbed on the surface of PA-ZVI to Cr(III). PA-ZVI exhibited a satisfactory performance for Cr(VI) removal at a broad pH range (3−11) and in the presence of coexisting ions and humic acid. Moreover, the reactor with the addition of PA-ZVI achieved more than 90% Cr(VI) removal within 72 h in continuous flow experiments. The feasibility of PA-ZVI for the removal of Cr(VI) is also validated in authentic wastewater. This work provides novel ZVI materials that can effectively address decontamination challenges from Cr(VI) pollution.
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